Movimento das ondas de Langmuir observado nas fontes de rádio mais intensas do céu
p Figura 1. Espectros dinâmicos (esquerda) e contornos de rádio associados (direita) de uma explosão de rádio solar tipo III observada por LOFAR em 24 de junho de 2015 às 12:18:20 UT. Os contornos LOFAR estão em 75% do fluxo de pico das rajadas do tipo III indo de 40 MHz a 30 MHz na sequência de cores branco-azul-verde-amarelo-vermelho. O contorno do feixe LOFAR em 75% para 30 MHz é mostrado no canto superior esquerdo em branco. O fundo é o Sol em EUV em 171 Angstroms observado pelo AIA. Crédito:Imagem de Reid &Kontar, Astronomia da Natureza , 2021.
p O sol rotineiramente produz elétrons energéticos em sua atmosfera externa que, subsequentemente, viajam pelo espaço interplanetário. Esses feixes de elétrons geram ondas de Langmuir no plasma de fundo, produzindo rajadas de rádio tipo III que são as fontes de rádio mais brilhantes do céu (Suzuki e Dulk, 1985). Essas explosões de rádio solar também fornecem uma oportunidade única de entender a aceleração e o transporte de partículas, o que é importante para a nossa previsão de eventos climáticos espaciais extremos perto da Terra. Contudo, a formação e o movimento de estruturas de frequência fina do tipo III (ver Figura 1) é um quebra-cabeça, mas comumente acredita-se que esteja relacionado à turbulência do plasma na coroa solar e ao vento solar. p Um trabalho recente de Reid e Kontar combina uma estrutura teórica com simulações cinéticas e observações de rádio de alta resolução tipo III usando o Low Frequency Array (LOFAR) e demonstra quantitativamente que as estruturas finas são causadas pelo movimento intenso de aglomerados de ondas de Langmuir em um ambiente turbulento médio. Estes resultados mostram como a estrutura fina do tipo III pode ser usada para analisar remotamente a intensidade e o espectro das flutuações de densidade compressiva, e pode inferir a temperatura ambiente no plasma astrofísico, ambos expandindo significativamente o potencial diagnóstico atual de emissão de rádio solar.
p As estruturas finas de rádio (Figura 1) têm uma pequena variação na frequência causada pelo movimento dos aglomerados de ondas de Langmuir movendo-se através do espaço em sua velocidade de grupo. Medir essa variação de frequência (Figura 2) revela a velocidade do grupo de ondas de Langmuir, e, subsequentemente, a velocidade térmica de fundo. Esta nova técnica aumenta o escopo de rajadas de rádio solar para serem usadas como um diagnóstico remoto de temperatura de plasma. A observação infere uma temperatura de plasma coronal correspondente em torno de 1,1 MK. A estrutura de rádio fino também fornece uma maneira adicional de estimar a velocidade do feixe de elétrons, que é controlado principalmente pela densidade de energia do feixe.
p Figura 2. Ampliação de uma estrutura fina tipo III a partir dos dados LOFAR (à esquerda) e das simulações (à direita). As linhas tracejadas pretas mostram um ajuste linear à deriva, estimar uma velocidade constante de 0,69 Mm / s para a explosão tipo III observada e 0,6 Mm / s para a explosão tipo III simulada. Crédito:Imagem de Reid &Kontar, Astronomia da Natureza , 2021.
p Resumindo, os resultados criam uma estrutura para explorar o potencial diagnóstico da estrutura fina de explosão de rádio para estimar as temperaturas do plasma e turbulência de densidade. Este novo potencial é especialmente relevante dada a resolução aprimorada de radiotelescópios terrestres da nova era que estão resolvendo estruturas muito mais finas originadas da coroa solar. Além disso, a maior proximidade da Parker Solar Probe e Solar Orbiter da emissão de rádio originada na corona muito alta ou vento solar, e, portanto, maior sensibilidade, permite que estruturas finas sejam detectadas in situ.
